Forskare förbättrar robotarm som används i kirurgi

Robotkirurgi fortsätter att bli alltmer avancerad och exakt, särskilt med de senaste utvecklingarna från forskare vid Tokyo Institute of Technology. De har skapat en ny typ av kontroller för robotarmen som används i kirurgi. Kontrollen syftar till att göra kirurgens arbete enklare samtidigt som den tillhandahåller utmärkt precision, och den gör detta genom att kombinera de två huvudsakliga typerna av grepp som används i kommersiellt tillgängliga robotsystem.

De senaste tio åren har sett stora framsteg inom robotassisterad kirurgi, och tekniken finns i nästan alla subspecialiteter. Robot-systemen som används i robotassisterad kirurgi innehåller ofta en kontrollenhet som manipuleras av kirurgen för att styra en robotarm. Kirurgernas fingerfärdighet och precision förbättras genom dessa system. De skalar ner handrörelserna till mindre rörelser och kan filtrera bort handskakningar. Vanliga kirurgiska komplikationer som kirurgisk infektion i operationsområdet minskas av systemen.

Robotassisterad kirurgi har dock också nackdelar, och vissa problem uppstår för de som utför kirurgin. Ofta lider robotkirurger av fysiskt obehag under procedurerna och fingermödosamhet uppstår. Dessa problem beror på hur kontrollenheten greppas. De två huvudsakliga greppstyper som ofta används för att styra kirurgiska robotar är “pinchgrepp” och “kraftgrepp”. Pinchgreppet, som har använts i konventionell kirurgi i århundraden, är när tummen, mittfingret och pekfingret används för att utföra högprecisionsrörelser. Kraftgreppet är när ett handtag greppas med hela handen, och det används ofta för stora rörelser.

Pinchgreppet orsakar ofta trötthet på grund av den spänning det utsätter vissa hand- och fingermuskler för, och kraftgreppet är mindre exakt. På grund av detta är varken alternativet perfekt.

Den nyligen publicerade studien i The International Journal of Medical Robotics and Computer Assisted Surgery, framlagd av Mr. Solmon Jeong och Dr. Kotaro Tadano från Tokyo Institute of Technology (Tokyo Tech), presenterar en ny lösning.

Forskarna utvecklade en ny kontroller som kombinerar de två olika greppstyperna. Enligt Dr. Tadano, “Inom robotkirurgi är begränsningarna för de två konventionella greppmetoderna starkt relaterade till fördelarna och nackdelarna med varje greppstyp. Därför ville vi undersöka om en kombinerad greppmetod kan förbättra manipulationsprestandan under robotkirurgi, eftersom detta kan utnyttja fördelarna med båda greppstyperna samtidigt som det kompenserar för deras nackdelar.”

Forskarna fick lovande resultat från proof-of-concept-experimentet. De gick vidare och designade ett kirurgiskt robotsystem med en modulär kontroller som kan justeras till tre olika typer av grepp: pinch, kraft eller kombinerat grepp. Resultaten visade att den kombinerade greppmetoden presterade bättre på många sätt, inklusive antalet fel, den tid som krävdes och den totala längden på rörelserna som utfördes för att nå målen. Den kombinerade greppmetoden var också enklare och mer bekväm att använda, enligt många som deltog i experimentet.

“Den manipulerande metoden för masterkontroller för robotkirurgi har en betydande inverkan i termer av intuitivitet, komfort, precision och stabilitet. Utöver att möjliggöra exakt drift, kunde en bekväm manipulerande metod potentiellt gynna både patienten och kirurgen”, sa Dr. Tadano.

De nya utvecklingarna kommer att vara avgörande för att främja robotkirurgi, och de kommer att ytterligare minska klyftan mellan människa och robot inom branschen.